Periodensystem mit Elektronenkonfigurationen

So liest du eine Elektronenkonfiguration

Jeder Teil einer Konfiguration nennt eine Unterschale und die Anzahl der Elektronen darin. In 1s² 2s² 2p⁶ ist die erste Zahl die Schale (das Energieniveau), der Buchstabe die Art der Unterschale und der Exponent die Anzahl der Elektronen. Eine s-Unterschale fasst bis zu 2 Elektronen, p fasst 6, d fasst 10 und f fasst 14, und die Exponenten ergeben zusammen immer die Ordnungszahl.

Alle Unterschalen auszuschreiben wird lang, deshalb verwendet diese Tabelle die Edelgas-Kurzschreibweise: Das Symbol des vorherigen Edelgases in eckigen Klammern steht für alle seine Elektronen. Schwefel, 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴, wird zu [Ne] 3s² 3p⁴. Die Zellen sind nach Block eingefärbt, und jede zeigt die Konfiguration des Elements.

Die Auffüllreihenfolge

Elektronen füllen zuerst die Unterschalen mit der niedrigsten Energie, eine Regel, die Aufbauprinzip heißt. Die Reihenfolge ist 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, sodass 4s vor 3d gefüllt wird und 4f erst nach 6s. Du musst sie nicht auswendig lernen: Wenn du jede Periode von links nach rechts liest, führt dich das in der Auffüllreihenfolge durch die Blöcke, vom s-Block über den f-Block (die Zeilen unten, in den Perioden 6 und 7) und den d-Block bis zum p-Block.

Diese Tabelle schreibt die Unterschalen nach Schalennummer statt nach Auffüllreihenfolge, daher erscheint Eisen als [Ar] 3d⁶ 4s². Bildet ein Übergangsmetall ein Ion, gibt es zuerst seine äußeren s-Elektronen ab, sodass Fe²⁺ [Ar] 3d⁶ ist.

Ausnahmen von den Regeln

Etwa zwanzig Elemente folgen nicht der einfachen Auffüllreihenfolge. Am bekanntesten sind Chrom, [Ar] 3d⁵ 4s¹, und Kupfer, [Ar] 3d¹⁰ 4s¹, bei denen ein Elektron von 4s nach 3d wechselt, sodass die d-Unterschale genau halb oder ganz gefüllt ist. Silber und Gold folgen dem Muster von Kupfer, und Palladium, [Kr] 4d¹⁰, hat überhaupt keine Elektronen in seiner äußersten s-Unterschale. Die Konfigurationen der superschweren Elemente sind berechnete Vorhersagen und keine Messungen.

Rechenbeispiel: Chlor

Die Stellung eines Elements verrät dir seine Konfiguration. Abgesehen von Palladium ist die Periodennummer die äußerste Schale, die Elektronen enthält, und der Block zeigt, welche Unterschale gerade gefüllt wird. Chlor steht in Periode 3 und ist das fünfte Element des p-Blocks, daher endet seine Konfiguration auf 3p⁵: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ oder [Ne] 3s² 3p⁵. Die Exponenten ergeben 17, die Ordnungszahl von Chlor, und seine Außenschale enthält 2 + 5 = 7 Valenzelektronen.